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变频选频法 — 埋地管道防腐层质量检测技术

简介

“变频选频法 — 埋地管道防腐层质量检测技术”是一项适用于输油（气）管道、城市燃气管道、油(气)田管网的管道防腐层质量检测、质量评估、工程质量验收，以及在阴极保护设计、保护效果评估等方面的实用技术。它是通过“管道防腐层绝缘电阻测量仪”及其应用软件实施“埋地管道防腐层绝缘电阻(率)”测量，实现埋地管道防腐层质量评估，并对测量结果按定量数据区分为：优、良、可、差、劣5个等级，作为质量评价标准。

“变频选频法 — 埋地管道防腐层质量检测技术”是我国自主研发，具有自主知识产权的创新技术。它经过了近二十年应用实例验证，是目前在我国使用时间最长、效果最好的成熟技术。这项技术已列入石油天然气行业标准和建设部行业标准。

主要特点：可用于测量连续管道中的任意长管段,适用于不同管径、不同钢质、不同防腐绝缘材料、不同防腐层结构的埋地管道；测量时不需开挖管道,不影响管道正常工作,不需关停外加电流阴极保护,不受管道有无分支影响，不受交流干扰影响。是一项新的简便、快捷、定量、准确、真实、可靠的检测技术。

1. 引言

埋地钢质管道均需有外防腐层，阻隔钢管与土壤接触，防止化学、电化学腐蚀；阻隔钢管与大地构成通路，防止地中杂散电流腐蚀。因此,要求防腐层对地绝缘性能好、无缺陷、无破损。

“埋地管道防腐层绝缘电阻”是反映管段整体绝缘质量的最重要指标，是评估管道防腐层质量的一项不可缺少的检测项目，其检测数据可作为新老埋地管道防腐层检漏、修补、大修、工程验收的依据，从而实现防止管道遭受腐蚀危害,确保安全生产。

“变频选频法”又称“选频变频法”是由我国自主研发,专门用于测量“埋地管道防腐层绝缘电阻”的一项创新技术。近二十年来在我国，已为数千公里输油(气)管道、城市燃气管道、油(气)田管网，进行了检测评估，并通过数百公里管道的开挖大修, 验证了测量的准确性；经受了实践检验, 是目前使用时间最长、效果最好的成熟技术。

该项技术已列入石油天然气行业标准和建设部行业标准及高校教科书、工程技术手册。作为一项实用技术，它不仅有正确的理论基础, 还研制了专用测量仪表及通用计算软件,具有现场使用简便、快捷、定量、准确、真实、可靠的特点。

全新的专用测量仪器《AY–508H型管道防腐层绝缘电阻测量仪》，便于野外作业、体积小、重量轻、数字显示、自动测量。“变频选频法”的技术核心为专用计算软件，具备计算、库存、打印、查询、修改、及删除等功能。

2. 埋地管道防腐层绝缘电阻与管道防腐层质量评价等级标准

埋地管道防腐层绝缘电阻(率)是管道单位面积的绝缘层平均(面)电阻，其数值大小由绝缘层漏敷﹑缺陷的数目和大小所决定的, 因此它是衡量防腐层质量好坏的尺度，单位为Ω·m² 。

所谓缺陷的内容包括：漏敷﹑破损、针孔、开裂、老化、剥离。所以，若能够准确定量的测得埋地管道防腐层绝缘电阻值, 就可以真实的反映埋地管道防腐层质量状况了。

1995年我国制定发布的行业标准SY/T0087–95 《钢质管道及储罐腐蚀与防护调查方法》及2004年发布SY/T5918–2004《埋地钢质管道外防腐层修复技术规范》中，根据我国实际情况制定了埋地管道防腐层质量评价等级标准及应采取相应措施, 如下表2.1 及表2.2

表 2.1 管道防腐层质量分级标准（SY/T0087–95）

防腐层等级	优	良	可	差	劣
绝缘电阻(Ω·m²)	≥10000	5000 ～ 10000	3000 ～ 5000	1000 ～ 3000	< 1000
损伤程度	基本无缺陷	轻微缺陷极少数破损	较轻损伤少数破损	较严重损伤加强检漏	相当大面积损伤需检修

※ 该分级标准适用于各种类型防腐层。

表2.2 变频选频法测量管道防腐层绝缘电阻分级标准及采取相应措施（SY/T5918–2004）

防腐层等级	一级(优)	二级(良)	三级（可）	四级（差）	五级（劣）
变频选频法测电阻 r(Ω·m²)	≥ 10000	5000≤r<10000	3000≤ r<5000	1000≤ r <3000	< 1000
老化程度及表现	基本无老化	老化轻微无剥离和损坏	老化较轻基本完整沥青发脆	老化较严重，有剥离和较严重的吸水现象	老化和剥离严重
采取措施	暂不维修和补漏	每三年为一周期进行检漏和修补作业	每年进行检漏和修补	加密测点进行小区段测试，对加密测点测出的小于1000 Ω·m²的防腐层进行维修	大修防腐层

可见，埋地管道防腐层质量的好坏是可以通过实测绝缘电阻数值而做出质量评价,实践证明: 应用变频选频法现场测得任意长管段防腐层绝缘电阻(率)数值, 用上述标准衡量防腐层质量状况, 经开挖验证，都是准确无误的。

3. “变频选频技术”主要特点

1) 测量方法简便、快捷；测量结果真实、明确、定量、重现性好；

2) 适用于不同管径、不同钢质、不同防腐绝缘材料、不同防腐层结构(包括:石油沥青、三层PE、环氧煤沥青、熔结环氧粉末、聚乙烯胶带、防腐保温等)的埋地管道；

3) 可测量连续管道中的任意长管段, 不受有无均压线影响, 有无分支影响；

4) 无需开挖管道、不影响管道正常工作、测量时无需关停外加电流阴极保护；

5) 不受交流干扰影响；

6) 专用测量仪器及计算软件全国产化、数字化，经济可靠；

7) 特别适用于长输油(气)管道、城市燃气管网、油(气)田管网防腐层质量普查并建立“数据库”跟踪评估防腐层质量。

“变频选频技术”被列入我国建设部行业标准和石油天然气行业标准及书刊

● 石油天然气和建设部行业标准：

1) SY/T 5919-94《埋地钢质管道干线电法保护技术管理规程》；        石油工业出版社出版

2) SY/T 0087-95《钢质管道及储罐腐蚀与防护调查方法标准》；        石油工业出版社出版

3) SY/T 5918-2004《埋地钢质管道外防腐层修复技术规范》；          石油工业出版社出版

4) CJJ 95-2003《城镇燃气埋地钢质管道腐蚀控制技术规程》            建筑工业出版社出版

● 2004编入《城镇燃气埋地钢质管道腐蚀控制技术规程》宣贯教材       中国计划出版社出版

● 1998年编入《地下金属管道的腐蚀与防护》高等学校教学用书        石油工业出版社出版

● 1998年编入《阴极保护工程手册》                                 化学工业出版社出版

● 2005年编入《地下管道和储罐管理维护实用技术》               华南理工大学出版社出版

● 2006年编入《地下管线检测技术》                                 中国石化出版社出版

4. 埋地管道防腐层绝缘电阻测量方法简介

4.1 测量接线: 现场测量任意长管段防腐层绝缘电阻时，仪器配置与接线如下图：

图示中: A - 信号源 B1- 发端选频表 B2- 收端选频表 D— 接地极 L— 被测管段长（可任意长）

●发端信号源(A)输出有两个端子,一端接管道(利用检测桩或阀门),另一端接距管道20米插入地中的接地极棒；

●发端选频表(B1)有两个测量端子,一端接管道(与信号源同一点),另一端接插入管道上方土壤中的接地极棒；

●收端选频表(B2)设两个测量端子,一端接管道，另一端接插入管道上方土壤中的接地棒。

4.2 测量方法

针对不同被测管段长度和不同的防腐层质量状况，应使用不同频率的信号测量，即所谓“变频”；选择正确频率信号，即所谓“选频”。如何选择正确地测量频率值，取决于“收、发”两端选频表测量对应频率下的电平衰耗(电平差)值，要等于或大于23dB；在不知道被测管段防腐层质量的情况下，只需试测几个频率即可得到。

综合被测管道防腐层质量及被测管段距离,最终可以得到真实反映被测管段防腐层质量的现场实测数据为:测量频率值(Hz)和电平衰耗值(dB)。试测时选择正确测量频率的基本原则：

● 被测管道防腐层质量差,使用测量信号频率偏低；● 防腐层质量好,使用测量信号频率偏高；

● 被测管段短,使用测量信号频率偏高； ● 被测管段长,使用测量信号频率偏低。

4.3 管道防腐层绝缘电阻的计算

将现场实测参数:测量信号频率值(Hz)、电平差值(dB)，及管道参数:管道直径、钢管壁厚、防腐层厚、钢材及防腐层材料电参数,输入AY508-9.1版专用计算软件，即可求得被测管段的防腐层绝缘电阻值(Ω·m²)了。